KR101735072B1 - 토목 시설물의 사업기획단계 환경 부하량 산정 장치 및 방법 - Google Patents
토목 시설물의 사업기획단계 환경 부하량 산정 장치 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 토목시설물의 설계데이터 및 LCA(Life Cycle Assessment) 기반의 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치 및 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 토목시설물의 설계데이터 및 LCA(Life Cycle Assessment) 기반의 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치 및 방법에 관한 것이다.
건설사업의 수행 대안에 대하여 환경 부하량을 평가하고 환경 측면에서 지속 가능한 추진을 지원할 수 있는 평가 방법론이 제한적이다. 종래의 환경영향평가는 상세 설계를 기반으로 상세 자재 및 장비 투입량을 산정하고, 이를 바탕으로 환경 부하량을 산출하여 왔다. 이에 따라 가용한 정보가 제한된 사업 기획단계나 기본설계 단계에서는 사업 또는 설계 대안에 대한 환경 부하량을 평가하는 것은 매우 어려우며, 특히 신속한 의사결정이 필요한 사업초기 단계에서 효율적인 의사결정에 한계가 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 제 2009-0033305 (2009년 4월 2일 공개)에 개시되어 있다.
본 발명은 토목 시설물 상세설계 이전 건설사업 초기정보만으로 신속하게 건설사업의 환경 부하량을 평가하는 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명은 토목 시설물 설계 특성을 반영한 주요 투입자재 및 공정 별 환경부하 영향요인을 분석하는 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치는 시설물 종류 정보를 입력하고 사업 기본 구상 단계 시 획득할 수 있는 기본적인 정보를 영향요인으로 선정하는 시설물 정보 입력부, 시설물 종류 정보에 상응하는 유사도 산정 기준에 의해 유사도 점수를 산정하고 환경 부하량 사례 DB에 저장된 사례에 유사도 점수를 부여하는 유사도 검색부, 유사도 점수가 가장 높은 사례를 추출하는 유사 사례 추출부, 추출된 가장 유사한 사례의 환경 부하량이 시설물 특성에 따라 유사한 사례의 환경 부하량을 보정하는 환경 부하량 보정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면 토목 시설물의 환경 부하량 산정 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 토목 시설물의 환경 부하량 산정 방법은 시설물 종류 정보를 입력하고 사업 단계 별 영향 요인으로 설정된 기본 정보를 입력하는 단계, 시설물 종류 정보에 상응하는 유사도 산정 기준에 의해 유사도 점수를 산정하고 환경 부하량 사례 DB에 저장된 사례에 유사도 점수를 부여하는 단계, 상기 유사도 점수가 가장 높은 사례를 추출하는 단계 및 추출된 가장 유사한 사례의 환경 부하량이 시설물 특성에 따라 유사한 사례의 환경 부하량을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 사회간접자본으로 만들어지는 시설물에 신뢰성 있는 환경평가모델의 적용으로 환경경제적인 설계를 유도함으로써 대규모 환경비용 절감할 수 있다.
본 발명은 향후 재료생산, 시공, 유지보수 과정에서 환경오염의 발생을 줄일 수 있는 건설재료 및 공법 개발을 유도하는 계기를 마련할 수 있다.
본 발명은 발주기관과 건설업체에서는 계산 결과를 토대로 대형 개발공사의 공법 선택 시 환경오염을 최소화하는 방안을 선택할 수 있게 되며, 도로, 철도 등 시설물 시공 시 발생하는 환경오염 배출량과 시설물 완공 후 예상되는 환경오염 저감 효과에 대한 비교 분석이 가능하게 되고, 건설기술 연구자, 개발자들은 새로 개발된 기술이 기존 기술에 비해 얼마나 환경을 개선시킬 수 있는지 설명할 수 있는 근거를 제공한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치를 설명하기 위한 도면들.
도 3을 본 발명의 일 실시 예에 따른 환경 부하량 사례 DB를 설명하기 위한 도면.
도 4 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 토목 시설물의 환경 부하량 산정 방법을 설명하기 위한 도면들.
도 3을 본 발명의 일 실시 예에 따른 환경 부하량 사례 DB를 설명하기 위한 도면.
도 4 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 토목 시설물의 환경 부하량 산정 방법을 설명하기 위한 도면들.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치를 설명하기 위한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 발향 제어 시스템은 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치(100) 및 환경 부하량 사례 DB(200)를 포함한다.
환경 부하량 산정 장치(100)는 상세 설계가 이루어지기 전에 사업 초기단계에 다양한 설계 대안에 대한 신속한 환경 부하량 평가를 필요로 함으로 수집된 시설물 특성 및 데이터를 분석함으로써 의사결정단계별 가용정보범위 및 수준을 고려한 환경부하에 영향을 미치는 주요 인자를 분석한다. 따라서 환경 부하량 산정 장치(100)는 의사결정 사업 초기(기획)단계에 가용한 정보를 최대한 활용하여 환경 부하량에 대한 신뢰성 있는 평가를 할 수 있다.
이를 더욱 상세히 설명하면, 환경 부하량 산정 장치(100)는 공공시설물인 도로 시설물인 교량(PSC교, 강교), NATM터널 등을 대상으로 설계도서를 수집하고, 통계기법 및 데이터 마이닝 방법론(사례기반추론: Case-based Reasoning, 유전자 알고리즘 등)을 활용한 데이터 분석을 수행한다. 또한, 환경 부하량 산정 장치(100)는 도로, 교량 및 터널 등 복합적으로 구성된 구간의 환경부하 추정은 각 부분(도로, 터널, 교량)에서 공사물량을 산출하고 이에 따라 발생하는 환경부하를 각기 산출하여 합산하여 전체 도로사업에서의 환경 부하량을 산정한다.
도 2를 참조하면, 환경 부하량 산정 장치(100)는 시설물 정보 입력부(110), 유사도 검색부(120), 유사 사례 추출부(130), 환경 부하량 보정부(140), 가중치 환경 부하량 산정부(150) 및 예측 환경 부하량 산출부(160)를 포함한다.
시설물 정보 입력부(110)는 환경 부하량 산정을 위한 시설물 정보를 입력한다. 시설물 정보 입력부(110)는 예를 들면, 도로 시설물인 교량(PSC교, 강교), NATM 터널 등 시설물 종류 정보를 입력할 수 있다.
다음 시설물 정보 입력부(110)는 사업 기본구상 단계 시 획득할 수 있는 가장 기본적인 정보를 CBR I 모델의 영향요인으로 선정한다. 시설물 정보 입력부(110)는 예를 들면, PSC BEAM 교의 경우 연장, 폭원, 상부면적, 차로수 정보 중 적어도 하나를 CBR I 모델의 영향 요인으로 선정할 수 있다. 시설물 정보 입력부(110)는 사업 예비타당성 조사 및 설계 초기단계’ 시 획득할 수 있는 세부적인 정보를 CBR II 모델의 영향요인으로 선정할 수 있다. 시설물 정보 입력부(110)는 예를 들면, PSC BEAM 교의 경우 연장, 폭원, 상부면적, 차로수 정보, 경간장, 경간수, 가설위치, 기초형식 및 옹벽유무 정보 중 적어도 하나를 CBR II 모델의 영향 요인으로 선정할 수 있다.
유사도 검색부(120)는 시설물 종류 정보에 상응하는 유사도 산정 기준에 의해 유사도 점수를 산정하고 환경 부하량 사례 DB(200)에 저장된 사례에 유사도 점수를 부여한다. 유사도 검색부(120)는 환경 부하량 사례 DB(200)에 저장된 사례들과의 비교를 위한 속성을 찾고, 각 속성별 속성 유사도(Attribute Similarity)를 산정한다. 유사도 검색부(120)는 각 속성별로 산정된 속성가중치(Attribute Weight)를 속성 유사도에 곱하여, 각 속성별 가중치가 적용된 유사도 점수(Weighted Attribute Similarity)를 산정한다. 유사도 검색부(120)는 속성별 유사도 점수를 합산하여 사례 유사도(Case Similarity) 점수를 부여한다.
유사도 검색부(120)는 예를 들면, 기본설계단계의 교량 환경부하 예측모델을 구축함에 있어 최소의 예측오차를 얻기 위한 사례의 유사도 산정 및 유사사례의 추출에 필요한 속성별 가중치를 산정하기 위한 방안으로 유전자 알고리즘이 활용될 수 있다. 유전자 알고리즘을 선정한 이유는 기존 사례를 통해 새로운 프로젝트에서 추정하고자 하는 환경 부하량의 오차를 최소화하고자 하는 목적함수와 이에 영향을 미치는 환경부하 영향요소의 가중치는 선형관계를 갖지 않는 비선형 관계에 있기 때문이다.
유사도 검색부(120)는 신규사례와 기존사례(사례DB)와의 유사도 검색 시 유사도 점수가 높은 상위사례를 추출하기 위하여 편차(%)와 순위로 유사도 산정기준을 설정할 수 있다. 여기서, 편차(%)의 경우 5%, 10%, 15%, 20% 범위로 설정 가능하며, 순위의 경우는 1순위, 2순위, 3순위, 4순위, 5순위로 각 모델 별 차등범위로 설정할 수 있다.
유사도 검색부(120)는 최 근접 추출방법에서 속성들 사이의 유사도를 판단하기 위해서는 그 속성들이 어떤 자료유형으로 존재하느냐에 따라 다른 방법이 적용할 수 있다. 여기서, 자료 유형은 일반적으로 문자열, 문자, 단어, 수치 유형 등으로 분류될 수 있다. 문자열은 대조되는 두 사례의 특성이 완전히 동일한 경우에만 점수 부여될 수 있다. 문자는 한 단어에서 가능한 모든 연속적인 3자를 대상으로 비교하여 일치하는 비율에 따라 점수가 부여될 수 있다. 단어는 대조되는 두 사례의 특성이 공통으로 갖는 단어의 수와 제시된 새로운 사례의 단어의 수의 비율에 의해 점수가 부여될 수 있다. 수치는 두 수간의 거리에 의해 그 유사성이 결정되어 점수가 부여될 수 있다.
유사도 검색부(120)는 예를 들면, CBR I, II 모델에는 문자열과 수치가 유사도 점수 부여방법으로 사용될 수 있다. 여기서, 문자열 유사도 점수: 일치→100점 / 불일치→0점로, 수치의 유사도 점수 = 
X100 ≤ x%로 산출할 수 있다.
유사도 검색부(120)는 예를 들면, PSC BEAM 경우 가설위치, 기초형식, 옹벽유무는 문자열 유사도 점수방법이 적용되고, 나머지 영향요인은 수치 유사도 점수방법이 적용될 수 있고, 예를 들면, PSC BOX GIRDER 경우 가설위치, 기초형식, 공법, 옹벽유무는 문자열 유사도 점수방법이 적용되고, 나머지 영향요인은 수치 유사도 점수방법이 적용될 수 있다.
유사도 검색부(120)는 각 영향요인 별 유사도 점수에 각 영향요인의 가중치를 부여하여 가중치가 부여된 각 영향요인의 유사도 점수를 합계한다.
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: 사례
의 유사도 점수
유사 사례 추출부(130)는 사례 유사도 점수가 가장 높은 사례, 즉 대상 사례와 가장 유사한 사례를 추출한다.
환경 부하량 보정부(140)는 추출된 가장 유사한 사례의 환경 부하량이 신규 사례에 적합하도록 신규 사례의 시설물 특성에 따라 유사한 사례의 환경 부하량을 보정한다. 환경 부하량 보정부(140)는 예를 들면, 신규 사례인 교량의 환경 부하량이 연장 및 폭에 비례하는 특성을 이용하여 추출된 유사사례의 환경 부하량을 보정할 수 있다. 환경 부하량 보정부(140)는 다음 식을 이용하여 환경 부하량을 보정할 수 있다.
가중치 환경 부하량 산출부(150)는 추출된 유사 사례의 보정 환경 부하량에 유사도 점수의 가중치를 곱하여 가중치 환경 부하량을 산출한다.
가중치 환경 부하량 산출부(150)는 다음 식에 의해 가중치를 산출할 수 있다.
예측 환경 부하량 산출부(160)는 가중치 환경 부하량의 평균 값을 이용하여 예측 환경 부하량을 산출한다.
예측 환경 부하량 산출부(160)는 다음 식을 이용하여 예측 환경 부하량을 산출할 수 있다.
- 
도 3을 본 발명의 일 실시 예에 따른 환경 부하량 사례 DB를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 환경 부하량 사례 DB(200)는 기존에 설계가 완료된 국도건설사업의 내역서, EBS 소스파일, 수량산출서, 설계보고서 및 설계도면 중 적어도 하나가 수집되고, 수집된 사례들의 설계도면, 종합 보고서, 수량산출서 및 내역서 중 적어도 하나를 분석하여 사례의 경간수, 경간길이, 연장, 폭원, 상부면적, 사업구간, 발주청, 준공년도, 가설위치, 차로수, 기초형식, 공사비 및 옹벽 유무 중 적어도 하나의 정보를 포함한다.
| 적용 DB명 | DB 단위 | 대상 자재명 | 대상 자재 단위 |
| 1종 포틀랜드 시멘트 | kg | 시멘트 (모든 종류) | 포대 |
| 전기로제강-철근 | kg | 철근 (모든 규격) | ton |
| 레미콘 (25-240-15) | ㎥ | 레미콘 (모든 규격) | ㎥ |
| 콘크리트 제품 (흄관, PC블록, 옹벽블록 등) | 본 | ||
| m2 | |||
| 선재 | ton | PC강연선 | kg |
| 와이어 로프 | m | ||
| 용접봉 | kg | ||
| 나사, 못, 너트류 | kg | ||
| set | |||
| 철선 | kg | ||
| 결속선 | kg | ||
| 강섬유 보강재 | kg | ||
| 전기로제강-형강 | kg | 형강 | M/T |
| 구조용 강관 | m | ||
| 환봉 | ton | ||
| 봉강 | M/T | ||
| 찬넬 | m | ||
| 강널말뚝 | m | ||
| 강관비계 | m | ||
| 꺽쇠 | kg | ||
| 앵글 | kg | ||
| H-beam | M/T | ||
| 강관말뚝 | m | ||
| 발포폴리스티렌 (EPS) |
kg | 무늬거푸집 | m2 |
| 스치로폴 | m2 | ||
| 경유 | kg | 경유 | L |
| 휘발유 | kg | 휘발유 | L |
| 전기 | kwh | 전기 | kwh |
| 도료-우레탄계 | ton | 실런트(우레탄계) | kg |
| 아스팔트 | kg | 브라운 아스팔트 | kg |
| 아스팔트 프라이머 | kg | ||
| 스테인레스 | kg | 스테인레스 제품 (스테인레스 강관, 스테인레스 환봉, 스테인레스 강판, 스테인레스 형강 등) | m |
| kg | |||
| 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 | kg | 그리드 | m2 |
| 산소 | ton | 산소 | L |
| 병 | |||
| 에폭시 접착제 | kg | 접착제 (모든 제품) | kg |
| 열연코일 | ton | 열연후판, 열연강판 | ton |
| 후판 | ton | 강판, 후판, 평강 | ton |
| PVC | kg | PVC 관 | m |
| 알루미늄판 | kg | 알루미늄 제품 (알루미늄판, 알루미늄분말, 알루미늄합금주물 등) | kg |
| 탄소강 | kg | 기계구조용탄소강 | kg |
| 탄소강주강품 | kg | ||
| 압력배관용탄소강관 | m | ||
| 드릴용 ROD | EA | ||
| 규산소다 | kg | 콘크리트혼화재(숏크리트용급결제) | kg |
| 합판 | ㎥ | 합판 및 각재류, 비계목 | ㎥ |
| m2 | |||
| 황동봉 | kg | 황동주물, 황동봉 | kg |
| 모래 | ㎥ | 모래 | ㎥ |
| 아스콘 | ton | 아스팔트 콘크리트, 아스콘 | ton |
| 신축이음장치 (핑거형 No.50) | m | 신축이음장치 (No.50 이하) | m |
| 신축이음장치 (핑거형 No.80) | m | 신축이음장치 (No.80 이상) | m |
| 신축이음장치 (모자이크형 No.50) | m | 모자이크형 신축이음장치 (No.50) | m |
| 신축이음장치 (모자이크형 No.80) | m | 모자이크형 신축이음장치 (No.80 이상) | m |
| 아세틸렌 | kg | 아세틸렌 | kg |
환경 부하량 사례 DB(200)는 각 사례의 환경 부하량을 측정하기 위해 EBS 프로그램을 이용하여 사례별 투입자원 및 에너지 사용량을 분석되며, 산출된 투입자원은 LCI DB와 연계되어 환경영향범주로 측정된 환경 부하량이 포함된다. 여기서, 환경영향범주는 자원고갈, 지구온난화, 오존층파괴, 인체독성, 생태학적 독성, 광화학적 산화물 생성, 산성화, 부영양화 및 토지사용 중 적어도 둘을 포함한다.
도 4 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 토목 시설물의 환경 부하량 산정 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4를 참조하면, 단계 S410에서 환경 부하량 산정 장치(100)는 시설물 종류 정보를 선정하고 사업 단계 별 영향 요인으로 설정된 기본 정보를 입력한다.
도 5를 참조하면, 환경 부하량 산정 장치(100)는 환경 부하량 산정을 위한 시설물 종류 정보를 입력한다. 환경 부하량 산정 장치(100)는 예를 들면, 도로 시설물(도로, 교량(PSC교, 강교), NATM 터널 등 종류 정보를 입력할 수 있다. 환경 부하량 산정 장치(100)는 사업 기본구상 단계 시 획득할 수 있는 가장 기본적인 정보를 CBR I 모델의 영향요인으로 선정하거나 사업 예비타당성 조사 및 설계 초기단계 시 획득할 수 있는 세부적인 정보를 CBR II 모델의 영향요인으로 선정한다. 환경 부하량 산정 장치(100)는 예를 들면, PSC BEAM 교의 경우 연장, 폭원, 상부면적, 차로수 정보 중 적어도 하나를 CBR I 모델의 영향 요인으로 선정하거나 연장, 폭원, 상부면적, 차로수 정보, 경간장, 경간수, 가설위치, 기초형식 및 옹벽유무 정보 중 적어도 하나를 CBR II 모델의 영향 요인으로 선정할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 단계 S420에서 환경 부하량 산정 장치(100)는 미리 설정된 유사도 산정 기준에 따라 환경 부하량 사례 DB(200)에 유사도 점수를 부여한다.
도 6을 참조하면, 환경 부하량 산정 장치(100)는 신규사례와 기존사례(사례DB)와의 유사도 검색 시 유사도 점수가 높은 상위사례를 추출하기 위하여 편차(%)와 순위로 유사도 산정기준을 설정할 수 있다. 여기서, 편차(%)의 경우 5%, 10%, 15%, 20% 범위로 설정 가능하며, 순위의 경우는 1순위, 2순위, 3순위, 4순위, 5순위로 각 모델 별 차등범위로 설정할 수 있다.
환경 부하량 산정 장치(100)는 최 근접 추출방법에서 속성들 사이의 유사도를 판단하기 위해서는 그 속성들이 어떤 자료유형으로 존재하느냐에 따라 다른 방법이 적용할 수 있다. 여기서, 자료 유형은 일반적으로 문자열, 문자, 단어, 수치 유형 등으로 분류될 수 있다. 문자열은 대조되는 두 사례의 특성이 완전히 동일한 경우에만 점수 부여될 수 있다. 문자는 한 단어에서 가능한 모든 연속적인 3자를 대상으로 비교하여 일치하는 비율에 따라 점수가 부여될 수 있다. 단어는 대조되는 두 사례의 특성이 공통으로 갖는 단어의 수와 제시된 새로운 사례의 단어의 수의 비율에 의해 점수가 부여될 수 있다. 수치는 두 수간의 거리에 의해 그 유사성이 결정되어 점수가 부여될 수 있다.
환경 부하량 산정 장치(100)는 예를 들면, CBR I, II 모델에는 문자열과 수치가 유사도 점수 부여방법으로 사용될 수 있다. 여기서, 문자열 유사도 점수: 일치→100점 / 불일치→0점로, 수치의 유사도 점수 = 
X100 ≤ x%로 산출할 수 있다.
환경 부하량 산정 장치(100)는 예를 들면, PSC BEAM 경우 가설위치, 기초형식, 옹벽유무는 문자열 유사도 점수방법이 적용되고, 나머지 영향요인은 수치 유사도 점수방법이 적용될 수 있고, 예를 들면, PSC BOX GIRDER 경우 가설위치, 기초형식, 공법, 옹벽유무는 문자열 유사도 점수방법이 적용되고, 나머지 영향요인은 수치 유사도 점수방법이 적용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 환경 부하량 산정 장치(100)는 각 영향요인 별 유사도 점수에 각 영향요인의 가중치를 부여하여 가중치가 부여된 각 영향요인의 유사도 점수를 합계한다.
- 
도 8을 참조하면, 환경 부하량 산정 장치(100)는 시설물 특성에 기초하여 선형계획법, 신경망 및 유전자 알고리즘 중 적어도 하나의 방법에 의해 영향 요인 별 가중치를 산정할 수 있다.
환경 부하량 산정 장치(100)는 다음 표와 같이 PSC BEAM교의 환경 부하량 산정 모델의 가중치를 산출할 수 있다.
| 구 분 | CBR을 이용한 기획단계 환경 부하량 산정모델의 영향 요인 별 가중치 | ||||||||
| CBR I | 연장 | 폭원 | 상부 면적 |
차로수 | |||||
| 50.3% | 3.0% | - | 46.7% | ||||||
| CBR II | 연장 | 폭원 | 상부 면적 |
차로수 | 기초 형식 | 가설 위치 | 경간장 | 경간수 | 옹벽 유무 |
| 14.6% | 27.1% | - | 23.0% | - | - | 14.8% | 20.6% | - | |
다시 도 4를 참조하면, 단계 S430에서 환경 부하량 산정 장치(100)는 환경 부하량 사례 DB(200)에서 유사도 점수가 가장 높은 사례를 추출한다.
단계 S440에서 환경 부하량 산정 장치(100)는 추출된 사례의 환경 부하량을 시설물 특성에 맞게 보정한다.
환경 부하량 산정 장치(100)는 예를 들면, 신규 사례인 교량의 환경 부하량이 연장 및 폭에 비례하는 특성을 이용하여 추출된 유사사례의 환경 부하량을 보정할 수 있다. 환경 부하량 산정 장치(100)는 다음 식을 이용하여 환경 부하량을 보정할 수 있다.
단계 S450에서 환경 부하량 산정 장치(100)는 가중 평균 값을 이용하여 예측 환경 부하량을 산출한다.
환경 부하량 산정 장치(100)는 추출된 유사 사례의 보정 환경 부하량에 유사도 점수의 가중치를 곱하여 가중치 환경 부하량을 산출한다.
환경 부하량 산정 장치(100)는 다음 식에 의해 가중치를 산출할 수 있다.
환경 부하량 산정 장치(100)는 가중치 환경 부하량의 평균 값을 이용하여 예측 환경 부하량을 산출한다.
환경 부하량 산정 장치(100)는 다음 식을 이용하여 예측 환경 부하량을 산출할 수 있다.
- 
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사례기반추론을 활용한 기획단계 환경 부하량 산정 방법으로 학습사례와 검증사례를 각 5개씩 선정하였다. 여기서, 학습사례 및 검증사례는 각 영향요인이 다양하게 분포되도록 선정하였으나, 구축된 사례 DB가 4차로에 편중되어있어 4차로인 사례만 선정하였다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사례기반추론 환경 부하량 산정 방법을 환경 부하량과 상관관계가 매우 높은 요인을 이용한 회귀분석 모델의 예측 값과 비교한 결과, CBR I 모델의 오차율은 최소 -7.53%에서 16.67% 의 분포를 나타내며, CBR II 모델의 오차율은 최소 6.34%에서 10.35% 의 분포를 나타내었다. 두 모델 모두 신뢰도 25% 이내에 들어오며, 회귀분석 모델보다 더 나은 신뢰도를 보이는 것으로 나타났다. 또한 기존의 기획단계 공사비 예측(AACE의 기획단계 공사비 예측모델)의 목표인 하한 값 -15%~-30%, 상한 값 +20%~+50%와 비교해본 결과, 본 발명의 신뢰도는 적절한 것으로 판단된다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 토목 시설물의 환경 부하량 산정 방법은 다양한 서버 등의 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 고객 맞춤 제품 생산을 위한 토목 시설물의 환경 부하량 산정 방법을 실행하는 프로그램은 컴퓨터 수단에 설치되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 다만, 전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 환경 부하량 산정 장치
200: 환경 부하량 사례 DB
200: 환경 부하량 사례 DB
Claims (15)
- 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치에 있어서,
시설물 종류 정보를 입력하고 사업 단계 별 영향 요인으로 설정된 기본 정보를 입력하는 시설물 정보 입력부;
시설물 종류 정보에 상응하는 유사도 산정 기준에 의해 환경 부하량 사례 DB에 저장된 사례들과의 비교를 위한 속성을 찾고, 각 속성별 속성 유사도를 산출하여 산출된 속성 유사도에 각 속성별로 속성별 가중치를 곱하여, 속성별 유사도 점수를 부여하는 유사도 검색부;
상기 유사도 점수가 높은 미리 설정된 수의 상위 유사 사례를 추출하는 유사 사례 추출부; 및
상기 추출된 미리 설정된 수의 상위 유사 사례들의 환경 부하량을 상기 토목 시설물의 시설물 특성에 따라 보정하는 환경 부하량 보정부;
상기 추출된 미리 설정된 수의 상위 유사 사례들의 상기 보정된 환경 부하량에 상기 유사도 점수의 가중치를 곱하여 가중치 환경 부하량을 산출하는 가중치 환경 부하량 산출부; 및
상기 가중치 환경 부하량의 평균 값을 이용하여 예측 환경 부하량을 산출하는 예측 환경 부하량 산출부를 포함하는 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 환경 부하량 사례 DB는
설계가 완료된 국도건설사업의 내역서, EBS 소스파일, 수량산출서, 설계보고서 및 설계도면 중 적어도 하나가 수집되고, 수집된 사례들의 설계도면, 종합 보고서, 수량산출서 및 내역서 중 적어도 하나를 분석하여 사례의 경간 수, 경간 길이, 연장, 폭원, 상부면적, 사업구간, 발주청, 준공년도, 가설위치, 차로수, 기초형식, 공사비 및 옹벽 유무 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 환경 부하량 사례 DB는
사례별 투입자원 및 에너지 사용량을 분석되며, 분석된 투입자원은 LCI(Life Cycle Index) DB와 연계되어 복수의 환경영향범주로 측정된 환경 부하량이 포함되는 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 복수의 환경영향범주는
자원고갈, 지구온난화, 오존층파괴, 인체독성, 생태학적 독성, 광화학적 산화물 생성, 산성화 및 부영양화 중 적어도 둘을 포함하는 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 유사도 검색부는
속성별 가중치를 산정하기 위하여 유전자 알고리즘이 이용하는 토목 시설물의 환경 부하량 산정 장치.
- 토목 시설물의 환경 부하량 산정 방법에 있어서,
시설물 종류 정보를 입력하고 사업 단계 별 영향 요인으로 설정된 기본 정보를 입력하는 단계;
시설물 종류 정보에 상응하는 유사도 산정 기준에 의해 환경 부하량 사례 DB에 저장된 사례들과의 비교를 위한 속성을 찾고, 각 속성별 속성 유사도를 산출하여 산출된 속성성 유사도에 각 속성별로 속성별 가중치를 곱하여, 속성별 유사도 점수를 산정하고, 속성별 유사도 점수를 합산하여 유사도 점수를 부여하는 단계;
상기 유사도 점수가 높은 미리 설정된 수의 상위 유사 사례들을 추출하는 단계;
상기 추출된 미리 설정된 수의 상위 유사 사례들의 환경 부하량을 상기 토목 시설물의 시설물 특성에 따라 보정하는 단계;
상기 추출된 미리 설정된 수의 상위 유사 사례들의 상기 보정된 환경 부하량에 상기 유사도 점수의 가중치를 곱하여 가중치 환경 부하량을 산출하는 단계; 및
상기 가중치 환경 부하량의 평균 값을 이용하여 예측 환경 부하량을 산출하는 단계를 포함하는 토목 시설물의 환경 부하량 산정 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 시설물 종류 정보를 입력하고 사업 단계 별 영향 요인으로 설정된 기본 정보를 입력하는 단계는
사업 기본 구상 단계 시 영향 요인으로 PSC BEAM 교의 경우 연장, 폭원, 상부면적, 차로수 정보 중 적어도 하나를 입력하거나
사업 예비타당성 조사 및 설계 초기단계 시의 영향 요인으로 PSC BEAM 교의 경우 연장, 폭원, 상부면적, 차로수 정보, 경간장, 경간수, 가설위치, 기초형식 및 옹벽유무 정보 중 적어도 하나를 입력하는 단계를 포함하는 토목 시설물의 환경 부하량 산정 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 시설물 종류 정보에 상응하는 유사도 산정 기준에 의해 환경 부하량 사례 DB에 저장된 사례들과의 비교를 위한 속성을 찾고, 각 속성별 속성 유사도를 산출하여 산출된 속성 유사도에 각 속성별로 속성별 가중치를 곱하여, 속성별 유사도 점수를 산정하고, 속성별 유사도 점수를 합산하여 유사도 점수를 부여하는 단계는
상기 유사도 점수가 높은 상위사례를 추출하기 위하여 편차(%)와 순위로 유사도 산정기준을 설정하는 단계를 포함하는 토목 시설물의 환경 부하량 산정 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 시설물 종류 정보에 상응하는 유사도 산정 기준에 의해 환경 부하량 사례 DB에 저장된 사례들과의 비교를 위한 속성을 찾고, 각 속성별 속성 유사도를 산출하여 산출된 속성 유사도에 각 속성별로 속성별 가중치를 곱하여, 속성별 유사도 점수를 산정하고, 속성별 유사도 점수를 합산하여 유사도 점수를 부여하는 단계는
문자열, 문자, 단어 및 수치 유형 중 적어도 하나를 이용하여 사례에 유사도 점수를 부여하는 단계를 포함하는 토목 시설물의 환경 부하량 산정 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제9항 내지 제12항 중 어느 하나의 토목 시설물의 환경 부하량 산정 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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|---|---|---|---|
| KR1020160019934A KR101735072B1 (ko) | 2016-02-19 | 2016-02-19 | 토목 시설물의 사업기획단계 환경 부하량 산정 장치 및 방법 |
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| KR1020160019934A KR101735072B1 (ko) | 2016-02-19 | 2016-02-19 | 토목 시설물의 사업기획단계 환경 부하량 산정 장치 및 방법 |
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